Jakiej wielkości skrzydło kupić?

Jednym z najczęściej zadawanych przez pilotów pytań jest jakiej wielkości skrzydło należy dobrać do swojej wagi, czy lepiej latać w górnej czy w dolnej wadze, oraz czy przeważenie o kilka kilogramów jest niebezpieczne. I co autor pytania otrzymuje w odpowiedzi? Że skrzydło jest bardziej bezpieczne, że jest mniej bezpiecznie, że lata lepiej, że lata gorzej, że to zależy od wielu czynników, że nie odczuje różnicy, a tak w ogóle to najlepiej gdyby trzymał się zaleceń producenta. Najlepsze w tym wszystkim jest to, że wszystkie te odpowiedzi są prawdziwe i mogą równocześnie dotyczyć tego samego przypadku.

Rozumiejąc bezmiar niewiedzy na ten temat u przerażającej większości pilotów muszę się narazić tym, którzy coś na ten temat wiedzą i zacząć tłumaczenie problemu od samego początku, czyli od braci Wright (to ci, którzy zbudowali pierwszy w pełni użyteczny samolot). Oni go zbudowali i oblatali, a oblatując do końca nie wiedzieli jaki certyfikat EN ma ich maszyna. Od tamtych czasów nic się nie zmieniło i nadal żaden ośrodek certyfikujący nie określa jak bardzo niebezpieczny samolot został wyprodukowany. Tego typu certyfikacja dotyczy jedynie lotni i paralotni, a ponieważ takie próby dokonuje się dla określonej masy startowej, dlatego potem w certyfikacie jest podawane dla jakiej masy paralotnia uzyskała certyfikat. Temat certyfikatów omówię szerzej za chwilę, a na razie wrócę do braci Wright i ich kompletnego braku wiedzy na temat tego, czy ich samolot jest za duży, czy za mały. Prawdopodobnie już wtedy konstruktorzy lotniczy orientowali się, że to co utrzymuje ich w powietrzu to jest powierzchnia nośna skrzydeł i im będzie większa, tym łatwiej będzie unieść ciężar pilota, silnika i samej konstrukcji samolotu. Dodatkowo już wtedy orientowano się, że siła nośna powstająca na skrzydłach zależy od prędkości i im samolot będzie wolniej latał (a wtedy nikt jeszcze nie chciał latać szybko) tym te skrzydła będą musiały być większe. Tak więc uwzględniając ograniczenia techniczne bracia Wright zbudowali samolot, który miał silnik o mocy 12 kM (obecnie najsłabsze silniki w PPG mają 14 kM) powierzchnię nośną 47 metrów kwadratowych i masę startową 338 kg. Jeśli podzielimy masę startową poprzez powierzchnię skrzydeł, to wyjdzie nam ile kg przypada na jeden metr kwadratowy. Ten parametr nazywa się w lotnictwie obciążeniem powierzchni i w przypadku samolotu braci Wright miał wartość 7,2 kg/m2. Co zależy od tej wartości? Ponieważ jak wspomniałem im większe skrzydło tym samolot mógł latać wolniej to prędkość maksymalna samolotu braci Wright wynosiła jedynie 48 km/h, czyli tyle ile obecnie bez wysiłku osiągają  paralotnie. Według mnie warto prześledzić jak wyglądała ewolucja tego parametru na przestrzeni lat. Sami bracia Wright w swoim następnym modelu zwiększyli obciążenie powierzchni do 10,3 kg/m2 a prędkość wzrosła do zawrotnych 69 km/h i była już nieco większa od prędkości przeciągnięcia na której musiał latać ich pierwszy „Flyer”.

Niedługo po wynalezieniu samolotu zaczęto go używać w wojsku najpierw jako stanowisko obserwacyjne, a następnie do zabijania wrogich obserwatorów w powietrzu. Żeby zabić najpierw trzeba było ich dogonić, dlatego zaczęto zwiększać prędkość. A ponieważ już wcześniej tłumaczyłem że jeśli chcemy lecieć wolniej musimy zmniejszyć obciążenie powierzchni nośnej, to zwiększenie prędkości wymaga zwiększenia obciążenia powierzchni. Dlatego samolot zapoczątkowujący erę myśliwców  Fokker E III miał obciążenie 38,1 kg/m2, czyli prawie cztery razy większe niż samolot braci Wright co dało prędkość maksymalną140 km/h. Ostatni samolot Fokkera z pierwszej wojny, Fokker D VIII miał obciążenie już w wysokości 52,8 kg/m i prędkość maksymalną 185 km/h. W okresie międzywojennym poprawiano aerodynamikę samolotów, co dało spory wzrost prędkości w samolocie Gloster Gladiator, bo do 407 km/h przy niewielkim wzroście obciążenia powierzchni, która wynosiła prawie 70 kg/m. Zbliżała się druga wojna, samoloty latały wciąż szybciej i szybciej a obciążenie powierzchni rosło. Taki Me 109 w roku 1937 miał obciążenie powierzchni 131 kg/m2 i osiągał prędkość 465 km/h, a kolejne modele tego samolotu osiągnęły w roku 1944 obciążenie powierzchni 209 kg i prędkość maksymalną 710 m/h. Zaczęła się era odrzutowców i jeden z pierwszych takich samolotów He 162 miał obciążenie 252,3 kg i osiągał prędkość 905 km/h, a wyścig ten doprowadził do obciążenia powierzchni 716,5 kg/m2 w latającym z prędkością 2330 km/h samolocie F – 104. Lotnictwo wojskowe po dojściu do tych parametrów uznało, że wyścig zaprowadził ich w ślepą uliczkę i następne samoloty nie miały już tak dużych obciążeń powierzchni. Pochodzący z połowy lat siedemdziesiątych samolot F – 16 miał już obciążenie powierzchni 576,1 kg  i prędkość maksymalną 2124 km/h.

Paralotnie też podlegają tym samym ograniczeniom związanym z obciążeniem powierzchni. Doświadczalnie zostało ustalone, że paralotnie swobodne latają najlepiej w zakresie obciążeń od 2,5 do 4,5 kg/m. Średnie obciążenie wypada w okolicy 3,5 kg/m2. W PPG, gdzie są inne oczekiwania te parametry osiągają wyższe wartości. Wyjście poza te parametry spowoduje, że będzie się latało dużo trudniej. Czym będą się różnić zachowania skrzydła w skrajnie małym i skrajnie dużym obciążeniu? Na przykładzie ewolucji samolotów widać dobrze, że zmiany obciążenia powierzchni mają wpływ na osiągane prędkości. Przy samolotach skupiliśmy się jedynie na prędkościach maksymalnych, ale zależność dotyczy wszystkich prędkości, a nie tylko maksymalnej. Przy wzroście obciążenia powierzchni wzrastają także prędkość minimalna, trymowa i prędkość opadania. Zależność jest opisana wzorami, ale nie podam wzoru, ponieważ taki zabieg spowodowałby drastyczny spadek zainteresowania czytanym artykułem. Dlatego podam jedynie, że aby wyliczyć nową prędkość poziomą, czy opadania to wystarczy prędkość wyjściową pomnożyć przez współczynnik wyliczony z pierwiastków obciążeń. Aby wyznaczyć ten współczynnik należy podzielić pierwiastek z późniejszego obciążenia przez pierwiastek z obciążenia wyjściowego.

Może spróbuję na konkretnym przykładzie. Czyli mamy masę startową równą 100 kg i dobraliśmy sobie skrzydło, aby być w połowie zakresu użytecznego, znaczy się mieć te podane wcześniej 3,5 kg/m2. Tak z ciekawości sprawdzam ile ma metrów takie skrzydło (metry w rozłożeniu). Dzielę masę startową przez obciążenie powierzchni i wychodzi  około 28,5 metra kwadratowego. Takie skrzydło lata z reguły z prędkością 36 km/h z takim obciążeniem. Aby obliczyć jak wzrośnie prędkość trymowa jeśli obciążenie wzrośnie do 4,5 kg/m musimy przemnożyć wcześniejszą prędkość, czyli 36 km/h przez współczynnik. Współczynnik wyliczamy biorąc pierwiastek z późniejszego obciążenia powierzchni (pierwiastek z 4,5 to 2,12), a następnie podzielić poprzez pierwiastek z wcześniejszego obciążenia powierzchni (pierwiastek z 3,5 to 1,87 ). Wynik dzielenia wynosi 1,13 i przez ten wynik mnożymy prędkość wyjściową, czyli 36 km/h. Otrzymujemy wartość 40,8 co jest prędkością trymową jaką osiągniemy gdy obciążenie powierzchni na tym samym skrzydle wzrośnie z 3,5 do 4,5 kg. Jeszcze tylko z ciekawości sprawdzę ile by musiała wynosić masa startowa do takiego obciążenia. Mnożę obciążenie powierzchni przez powierzchnię i wychodzi mi jeśli nie mamut, to przynajmniej nosorożec ważący do startu 128 kg!

No, a jeśli to skrzydełko kupi jakiś anorektyk skuszony jego niewielką ceną i zapewnieniem, że ostatnich 10 lat przeleżało w szafie? Powiedzmy, że anorektyk będzie obciążał skrzydło do wartości 2,5 kg/m. Współczynnik wyliczamy w ten sam sposób, czyli dzielimy pierwiastek późniejszego obciążenia (pierwiastek z 2,5 to 1,58) przez pierwiastek z wyjściowego obciążenia (pierwiastek z 3,5 to1,87). Współczynnik wynosi 0.84 i przez niego mnożymy wyjściowe prędkości. A ile by musiał ważyć nasz anorektyk, aby uzyskać takie obciążenie powierzchni? Mnożymy powierzchnię skrzydła, czyli 28,5 przez obciążenie powierzchni 2,5 i wtedy jego masa startowa będzie wynosić 71 kg. Uwzględniając masę sprzętu sam pilot musiałby wtedy ważyć z 50 kg. Czyli zamiast używać do takich prób anorektyków możemy pod takie skrzydło podpiąć zgrabną niewiastę. Niewiasta jest tu określeniem jak najbardziej na miejscu, bo pochodzi ono od braku wiedzy. Kobiety z wiedzą nie dają się podpiąć do tak dużych skrzydeł, ale posiadanie wiedzy poskutkowało określeniem wiedźma. Z jaką prędkością będzie latać taka niewiasta? Stosując poprzedni schemat wychodzi mi, że prędkość trymowa spadnie do 30,5 km/h. Czyli jak widać to samo skrzydło może latać z prędkością trymową pomiędzy 30 a 40 km/h w zależności od obciążenia powierzchni. A co dzieje się z pozostałymi prędkościami, które jak podałem wcześniej zmieniają się w ten sam sposób? Najlepiej zebrać te dane w tabelce:

V min V trym V max Vopadania
4,5 kg/m2 25     km/h 40,8  km/h 56,7  km/h 1.25 m/s
3,5 kg/m2 22     km/h 36     km/h 50     km/h 1,1   m/s
2,5 kg/m2 18,5  km/h 30,4  km/h 42,3  km/h 0,93 m/s

Warto teraz pomęczyć trochę otrzymane dane. Latanie przelotowe składa się głównie z dwóch elementów: nabierania wysokości w noszeniach i przeskoków. W czasie nabierania wysokości liczy się jedynie prędkość opadania. Jak popatrzymy na skrajne wartości opadania dla różnych obciążeń skrzydła, to różnica wydaje się być niewielka, gdyż wynosi 0,32 m/s, czyli w ciągu sekundy skrzydło z najmniejszym obciążeniem opadnie 32 cm mniej niż skrzydło z największym obciążeniem. Czy to dużo, czy mało? Jedno okrążenie w kominie trwa powiedzmy 20 sekund. Dwa glajty różniące się o 0,32 m/s opadaniem wchodzą w noszenie stabil w stabil. Po pierwszym okrążeniu różnica pomiędzy nimi wyniesie 6,4 metra. Po dwóch kółkach ten wolniej opadający już będzie ponad tym z większym obciążeniem. W trzecim okrążeniu pilot będący niżej przeżywa załamanie psychiczne. Ten przykład najdobitniej pokazuje do czego mogą nas doprowadzić niewiasty, bo to głownie one latają sobie radośnie po całym niebie w czasie, gdy my walczymy w parterze nie mogąc odbić się od ziemi. No, ale gdy już się uda spotkać taką niewiastę na przeskoku to możemy pokazać kto tu rządzi. My, czyli nosorożce łapki do góry i mamy prawie 41 km/h. Niewiasta na to ładuje całego speeda i leci równo z nami. Niestety tu muszę wspomnieć o jednym parametrze, który jest niezmienny przy tych wszystkich zmianach obciążeń. Jest nim doskonałość. Czyli nosorożec lecąc na trymowej doleci w to samo miejsce co niewiasta lecąca na trymowej. Oczywiście jeśli niewiasta nie będzie używała speeda, bo ten tą doskonałość psuje i to znacznie. Nie wspominam już o lataniu pod wiatr, bo ten problem został już nie raz omówiony w innych artykułach.

Po zdobyciu tej wiedzy niewiasta zostaje wiedźmą. A co robi wiedźma? Kupuje miotłę, znaczy się mniejsze skrzydło na którym będzie miała większe obciążenie powierzchni. I tu zaczynają się schody. Po pierwsze musi znaleźć skrzydło które jest odpowiednio małe, a tu producenci nie powalają ofertą. Powiedzmy, że lekka wiedźma ważąca 45 kg szuka skrzydełka dla siebie. Wiadomo, że do jej wagi dojdzie jeszcze waga sprzętu, która w tym przypadku wyniesie około 15 kg. Czyli masa startowa naszej wiedźmy będzie oscylowała koło 60 kg. Taki pilot chcący zakupić skrzydło pod średnie obciążenie, czyli 3,5 kg/m będzie musiał podzielić 60 przez 3,5 co da mu powierzchnię 17 metrów w rozłożeniu. Otwiera następnie stronę Para2000 na której są podane parametry prawie wszystkich skrzydeł dostępnych na rynku i szuka takiego w ofercie naszych ulubionych producentów. Zrobiłem to samo i co mi wyszło? W skrzydłach rekreacyjnych nie znajdziemy żadnej konstrukcji, która ma powierzchnię mniejszą niż 20 metrów w rozłożeniu. Od razu uprzedzam, że powierzchnię w rozłożeniu należy przeczytać w danych technicznych, a nie sugerować się cyferkami przy nazwie modelu, bo te cyferki mogą być bardzo mylące. Te 20 metrów to też należy traktować jako wyjątki, bo większość firm nie schodzi poniżej 22 metrów, a niektóre to i poniżej 24. Przyczyn takiego stanu rzeczy jest wiele, a brak szczupłych wiedźm na rynku paralotniowym wcale nie jest głównym powodem, choć nie ukrywam że nie należy go bagatelizować. Głównym powodem jest fakt, że im mniejsze skrzydło, tym ono gorzej lata. Jedynie hasłowo zaznaczę, że to gorsze latanie polega na bardziej nerwowym zachowaniu i gorszych osiągach.

Rozwijanie tego tematu wykracza nieco poza ramy tego artykułu. Jaki w takim razie wybór ma pilot z wagą startową 60 kg? Najmniejsze skrzydła w zależności od firmy mają powierzchnię 20, 22 i 24 metry. I w zależności od tego które skrzydło wybierze, będzie miał obciążenie powierzchni 3; 2,7 i 2,5 kg/m2. Niestety wybór dla takiego pilota będzie tu polegał na zdecydowaniu pomiędzy skrzydłem lepiej dociążonym i gorzej latającym oraz lepiej latającym, ale z mniejszym obciążeniem powierzchni, co jak wynikało z poprzednich wyliczeń może przy lataniu przelotowym lub na żaglu całkowicie zniweczyć zalety lepszych parametrów lotnych skrzydła. Niestety w przypadku takich lekkich pilotów optymalnym rozwiązaniem jest zabieranie balastu i kupno większego skrzydła. Na temat balastu potrzebny jest osobny artykuł, więc nie będę rozwijał tu tego tematu. Jedynie dodam, że aby nasza przykładowa wiedźma uzyskała na skrzydle 24 metrowym obciążenie powierzchni 3,5 kg/m2 to by musiała zabrać 24 kg balastu, czyli worek cementu. Wyobrażacie sobie smukłe dziewczę z workiem cementu na starcie? Może dlatego jest to tak rzadki widok.

Problem lekkich pilotów mamy załatwiony. Zostaje jeszcze problem ciężkich pilotów, który wbrew pozorom jest dużo lżejszy. Łatwiej jest go rozwiązać przede wszystkim dlatego, że sporo firm robi skrzydła duże, z powierzchnią nośną 31 metrów i więcej. Aby osiągnąć obciążenie 4,5 kg na takim skrzydle, to trzeba by mieć masę startową jakieś 140 kg, co daje chłopca o wadze sporo ponad 100 kg, a z tego co wiem paralotniarstwo nie jest bardzo popularne wśród zawodników sumo.

Oczywiście podane widełki w zakresie 2,5 – 4,5 kg/m2 to są skrajne wartości poza którymi już nie ma większego sensu latać, jednak musimy pamiętać o tym, że w praktyce to trzeba brać pod uwagę węższy zakres. To zawężenie będzie zależało od doświadczenia pilota oraz klasy skrzydła co w jakiś sposób powinno być powiązane. Piloci początkujący nie powinni wychodzić zbyt wiele ponad wartość środkową, czyli obciążenie 3,5 kg/m, natomiast piloci doświadczeni i latający na skrzydłach przeznaczonych dla pilotów bardziej doświadczonych nie powinni schodzić poniżej obciążenia 3,5 kg/m. Przyczyny takiego postępowania są następujące:

  • Skrzydło mocniej obciążone trudniej się podwija, a piloci z większym doświadczeniem latają w trudniejszych warunkach i ta odporność jest im bardziej potrzebna.
  • Skrzydło bardziej obciążone szybciej lata, a piloci z większym doświadczeniem latają przy silniejszych wiatrach, oraz lepiej radzą sobie z wykręcaniem noszeń mimo większej prędkości poziomej i większego opadania.
  • Skrzydło bardziej obciążone gwałtowniej reaguje na turbulencje, włącznie z gwałtowniejszym podwijaniem się, a piloci z większym doświadczeniem lepiej potrafią poradzić sobie w takiej sytuacji.
  • Skrzydło z większym obciążeniem (czyli mniejsze) będzie miało z reguły krótsze drogi sterowania i twardsze sterówki, a piloci z większym doświadczeniem latając mniej używają sterówek i ich te problemy nie dotyczą.

Jedyną zaletą mniejszego skrzydła dla pilota początkującego jest większa łatwość w postawieniu takiego skrzydła. Pozostałe problemy nie są warte tej jednej zalety.

Trzeba także pamiętać, że skrajne podane przeze mnie obciążenie na poziomie 4,5 kg/m2 jest granicą, przebywanie na której jest okupione także trudniejszym wykręcaniem kominów z powodu większego opadania glajta i jego zawrotnej prędkości trymowej przy której trudno ciasno zakręcić w kominie. Dlatego piloci dobrze latający będą się lepiej czuli przy obciążeniu 4,2 kg/m2. Da im to tak lubianą przez nich dynamikę lotu, a z ujemnymi zjawiskami doskonale poradzą sobie za pomocą doświadczenia.

Obiecałem na początku artykułu wspomnieć coś o zakresie wagowym ustalanym w testach skrzydeł. Co prawda testy to temat na osobny artykuł, ale tu muszę o nich wspomnieć, gdyż piloci latający na skrzydłach certyfikowanych przy doborze skrzydła posługują się prawie wyłącznie zakresem wagowym wynikającym z testu i podawanym jako obowiązujące obciążenie dla każdej wielkości paralotni. Obecnie testy wykonywane są według normy europejskiej EN, która określa procedurę wykonywania prób i sposób interpretowania wyników. Próby dzielą się na wytrzymałościowe, oraz na próby zachowań w locie. Próby wytrzymałościowe określają jedynie czy nowe skrzydło wytrzyma zakładane przez producenta obciążenie. Oczywiście skrzydło w teście jest sprawdzane pod obciążeniem wielokrotnie większym, niż zakładana masa startowa, gdyż w locie występują przeciążenia w których obciążenia skrzydła wzrasta wielokrotnie. W spirali na przykład może przekroczyć czterokrotnie wartość wyjściową, czyli jeśli pilot z uprzężą waży w normalnym locie 100 kg, to w czasie spirali może ważyć nawet powyżej 400 kg. Dlatego jeśli sprawdzamy, że dopuszczalna masa startowa naszego glajta wynosi na przykład 100 kg to jego przeważenie o kilka kilogramów nie będzie takim wielkim problemem, gdyż testy EN sprawdzają glajta pod ośmiokrotnym zakładanym maksymalnym obciążeniem. Problem powstanie gdy wymyślimy, że skoro samolotom myśliwskim w celu zwiększenia prędkości zwiększano obciążenie powierzchni, to my do glajta certyfikowanego na 100 kg podepniemy trajkę ważąca 300 kg i będziemy najszybsi we wsi. Nie zapominajmy jednak, że w teście przeciążono glajta jego ośmiokrotną masa startową, czyli 800 kg, a trzystukilowa trajka w czasie spirali z łatwością uzyska wagę 1200 kg, czyli wejdzie o obszar nieznany. I musimy pamiętać także, że testy są wykonywane na skrzydłach pamiętających jedynie delikatny dotyk szwaczek, a wytrzymałość linek i materiałów spada od tego momentu bez względu na to czy ktoś na nich lata, czy też leżą w szafie. Dlatego zanim podepniemy coś ciężkiego do glajta, to sprawdźmy czy jego wytrzymałość przewiduje takie obciążenia, oraz czy na skutek starzenia wytrzymałość nie spadła poniżej dopuszczalnej granicy.

To by było na temat testów wytrzymałościowych i wreszcie możemy zająć się testami w locie. Najważniejsze dla tego artykułu jest to, że wykonywane są przez dwóch pilotów w dwóch obciążeniach: górnym i dolnym. Piloci testowi oblatujący skrzydło w górnym obciążeniu często zabierają ze sobą balast, aby poszerzyć zakres wagowy, w którym skrzydło zostało przebadane.

Zachowania w locie dotyczą jedynie tego zakresu obciążeń, jakie zostały sprawdzone w teście. Dochodzi czasem do tego, że jeśli jakieś skrzydło nie przechodzi przez testy na przykład w górnym obciążeniu, to zmniejsza się to obciążenie, aż zachowania skrzydła staną się akceptowalne do uzyskania oczekiwanej oceny. Na przykład skrzydło powinno dajmy na to wychodzić ze spirali w ciągu jednego okrążenia, czego wszyscy od niego oczekują a złośliwy glajt robi to w półtora okrążenia. Wtedy zmniejszenie masy startowej w teście na przykład o 5 kg spowoduje, że skrzydło wyjdzie w jeden obrót i otrzyma oczekiwaną ocenę. Dlatego pilot który potem kupi to skrzydło i je przeważy o 5 kg będzie zaskoczony, jeśli skrzydło nie wyjdzie mu w czasie jednego obrotu ze spirali, ale w półtora obrotu. No dobrze, wiem. Pewnie tego nie zauważy i nie zwróci na to najmniejszej uwagi, ale z pewnością zauważy już taką zmianę w zachowaniu skrzydła jak brak samodzielnego wyjścia ze spirali mimo że według ocen testowych skrzydło wychodzi samo. Problem wbrew pozorom nie jest bagatelny, bo od czasu do czasu ktoś się zabija zaskoczony tym, że po podniesieniu rąk do góry skrzydło nie chce wyjść ze spirali. Przeciążenie skrzydła może być jednym z powodów takiego zachowania, choć równie dobrze powodem może być latanie w innej uprzęży niż ta, w której skrzydło było testowane. Opisywanie zachowań skrzydła związanych z mniejszym obciążeniem powierzchni niż to które było testowane jako minimalne ma sens jedynie porządkowy, bo wszyscy tego unikają z powodów wcześniej opisanych. Takim niedoważonym skrzydłom grożą przede wszystkich spadochronowanie pojawiające się gdy skrzydło straci prędkość i wzrośnie jego kąt natarcia. Może do tego doprowadzić założenie uszu, wejście w noszenie, fronsztal, podwinięcie, zbyt gorliwa praca sterówkami, B-sztal. I nawet jeśli w testach skrzydło ze sprowokowanego spadochronowania wychodziło samo poprzez podniesienie do góry rąk przez pilota, to przy lotach poniżej testowanego obciążenia pozostanie w spadochronowaniu może być możliwe.

Może na zakończenie jeszcze kilka słów na temat tak modnych w PPG profili samostatecznych. Muszę na chwilę wrócić do samolotów. Pamiętacie z początku artykułu, jak zwiększano obciążenie powierzchni samolotów aby zwiększyć ich prędkość maksymalną? Już pod koniec lat trzydziestych okazało się, że owszem, prędkość maksymalna rośnie, ale rośnie też prędkość startu i prędkość lądowania, a dostępne wówczas lotniska urosnąć nie chciały aby sprostać rosnącym wymaganiom związanym z długością pasów startowych. Rozwiązaniem okazało się zmienianie profilu skrzydła do startu i lądowania w taki sposób, aby zwiększyć współczynnik siły nośnej profilu. Jego zwiększenie dawało przyrost siły nośnej skrzydła bez zmiany jego powierzchni. Przy wzroście siły nośnej możemy przyjąć że spadało obciążenie powierzchni (robię to tylko w celach dydaktycznych) a jak wcześniej wykazałem, to zmniejszenie obciążenie powierzchni powoduje spadek wszystkich prędkości. W tym przypadku chodziło głownie o to, aby spadła prędkość minimalna i prędkość opadania. Po starcie profil skrzydła był przywracany do założonego dla lotu przelotowego kształtu i dzięki temu można było osiągać prędkości maksymalne zgodne z wcześniej założonym obciążeniem powierzchni. Jeszcze dla porządku wspomnę, że w samolotach te urządzenia służące do zmiany profilu nazywa się klapami i nie mają one nic wspólnego z wszystkim znanymi klapami w paralotniach. Profil samostateczny jest profilem o małym współczynniku siły nośnej, czyli skrzydło zaprojektowane z takim profilem aby unieść pilota będzie musiało albo mieć większą powierzchnię (bo ma jakby większe obciążenie powierzchni) albo musi startować i lecieć z większą prędkością. Dla pilotów PPG bieg z niebezpiecznym złomem na plecach jest sam w sobie już niezwykłym przeżyciem i przy braku wiatru startując na skrzydle z normalnymi profilami bieg odbywa się na granicy ludzkich możliwości. Pamiętacie z tabeli, że prędkość minimalna przekracza 20 km/h i zwiększa się wraz ze zwiększaniem obciążenia powierzchni. A bieganie z tymi prędkościami, sprzętem na plecach i kontrolując jednocześnie zachowania skrzydła wygląda na niezły wyczyn. Dlatego start na skrzydle z profilem samostatecznym byłby nieludzki gdyby nie było możliwości zmiany profilu w paralotni. Konstruktorzy poradzili sobie z tym problemem analogicznie jak konstruktorzy samolotów umożliwiając takie modyfikowanie profilu, aby na czas startu i lądowania zmieniać go w profil niesamostateczny, ale za to z większym współczynnikiem siły nośnej. Jeśli takie skrzydła są testowane, to tu też musimy rozróżnić test obciążeniowy, który uświadamia nam czy skrzydło nie rozleci się pod tym żelazem, które pod niego podepniemy, oraz test zachowań w locie, który nic nam nie mówi.

Z powodu ograniczeń testów w locie są one wykonywane na skrzydłach z profilem samostatecznym jedynie w konfiguracji startowej, czyli takiej, w jakiej skrzydło lata jedynie przez niewielki czas jego użytkowania. Nie ma wtedy w skrzydle profilu samostatecznego, bo likwidujemy go zaciągając trymery. Jest to pewna niedogodność z której istnienia powinni sobie zdawać sprawę użytkownicy takich skrzydeł. Może kilka słów wyjaśnienia skąd biorą się te problemy z przetestowaniem skrzydła z profilem samostatecznym. Jednym z podstawowych testów w locie jakim poddawane są paralotnie jest prowokowanie podwinięć skrzydła i obserwowanie jego zachowań po podwinięciu. Podwinięcie wykonuje się poprzez pociągnięcie linek rzędu A. Wtedy zwiększone obciążenie pokonuje siłę nośną ciągnącą ten fragment skrzydła, do którego jest podczepiony rząd A i następuje złamanie profilu skrzydła. To, co dzieje się po złamaniu profilu jest oceniane i zależy od takich parametrów, jak prędkość przy jakim nastąpiła deformacja, profil, wydłużenie skrzydła i inne szczegóły konstrukcji. Ta próba ma na celu odtworzenie sytuacji, które mogą zdarzyć się w czasie normalnych lotów. Jeśli skrzydło wleci w turbulencje, to zmiana opływu skrzydła może spowodować, że podobnie jak w teście obciążenie przednich rzędów skrzydła będzie większe niż zlikwidowana przez podmuch siła nośna i skrzydło ulegnie podwinięciu. W przypadku profilu samostatecznego pojawia się problem nie do pokonania, bo w takim profilu siła nośna nie jest równomiernie rozłożona na profilu, ale skupia się w jego przedniej części, czyli tam, gdzie jest podczepiony rząd A. Czyli na ten rząd przypada 100% siły nośnej, a w przypadku profilu klasycznego jest to na przykład 50%. Wlatując w turbulencje złamanie profilu klasycznego będzie powodowane w związku z tym przez dwa razy słabszą turbulencję. Czyli profil samostateczny będzie dwukrotnie bardziej odporny na podwinięcie, ale fakt, że cała siła nośna dźwiga pilota poprzez rząd A powoduje, że pilot testowy może sobie ciągnąć do woli za taśmy A i niczego nie zdeformuje. Jest to duża niedogodność biurokratyczna i powoduje ona, że skrzydła samostateczne nie nadają się do testów. Na szczęście testy nie są obowiązkowe dla dopuszczenia skrzydeł na rynek i dzięki temu mamy tysiące skrzydeł z profilem samostatecznym latających w konfiguracji, która nigdy by przez testy nie przeszła. Oczywiście są powody, dla których dobrze jest sprawdzić zachowania skrzydeł samostatecznych nawet w konfiguracji gdy nie mają profilu samostatecznego, ale tu trzeba by każdą konstrukcję rozpatrywać osobno. Temat jest obszerny i zasługuje na osobne omówienie.

Zdaję sobie sprawę, że ten artykuł nie daje natychmiastowej i prostej odpowiedzi pilotowi borykającemu się z dylematem jakiej wielkości skrzydło wybrać dla siebie. Każdy pilot potrzebuje jasnej i prostej odpowiedzi. W przypadku, jeśli nie będzie potrafił przełożyć sobie podanych tu zasad na język praktyki to żaden problem. Zawsze może udać się do sprzedawcy lub instruktora, który bez wahania poda mu skrzydło mówiąc: bierz to chłopie, to skrzydło jest idealne dla ciebie. I jest to może najlepsza metoda nabycia sprzętu idealnego dla siebie.

Zbigniew Gotkiewicz

Czyli gotek - założyciel PSP, lata od zawsze, startuje w zawodach, testuje skrzydła, uczy latać, ekspert od spraw bezpieczeństwa

  • odpowiedz krzysiek ,

    Świetny artykuł, dzieki☺

    Dodaj komentarz

    • email: psp@psp.org.pl

      Polskie Stowarzyszenie Paralotniowe
      ul. Nad Wisłą 4A, 04-987 Warszawa

      NIP 527 251 23 14
      REGON 140534339
      KRS 0000236118